Nanostrukturované povrchy pevných substrátů pro bio-aplikace

Mgr. Tereza SILOVSKÁ

Disertační práce

Nanostructured surfaces of solid substrates for bio-applications

Abstract:

Řada studovaných materiálů v materiálovém výzkumu a v oblasti bio-aplikací (polymery, sklo, silikáty) vykazuje celou škálu zajímavých vlastností, přesto je jejich použití mnohdy pro některé aplikace limitováno díky nevhodným povrchovým vlastnostem. Zejména pro bio-aplikace jsou velmi důležité povrchové vlastnosti (chemie, povrchový náboj, povrchová morfologie, velikost povrchu a porozita, atd.) studovaných materiálů. Proto se výzkum v posledních letech soustředí na možnosti úpravy povrchových vlastností tak, aby byly vhodné pro předem plánované aplikace. Ústecké materiálové centrum, katedra fyziky a katedra biologie se zaměřují jak na fyzikální, tak na chemické metody a možnosti úprav povrchů různých substrátů. Zejména jsou studovány různé polymerní folie, polymerní prášky, sklo a některé další pevné materiály. Pro charakterizaci vzorků před a po modifikacích je na těchto pracovištích k dispozici celá škála analytických metod. Cílem této práce je modifikovat povrchy a povrchové vlastnosti rozdílných substrátů tak, aby byly vhodné pro bio-aplikace, tedy aby: (i) byly vhodné pro adhezi a proliferaci buněk nebo (ii) aby vykazovaly antibakteriální účinky. Takovéto výsledky mohou nalézt uplatnění v celé řadě aplikací, jako jsou např. obalový průmysl, medicína a zejména tkáňové inženýrství. Studovanými materiály budou především polymery a skla. Pro modifikace povrchů studovaných materiálů budou voleny jak chemické, tak fyzikální, případně fyzikálně-chemické metody a bude studováno, které z použitých metod mají nejsilnější vliv na změny povrchových vlastností, u chemických metod pak též vlivy koncentrací, doby modifikace, apod. Připravené vzorky budou charakterizovány širokou škálou fyzikálně-chemických metod (spektrofluorimetrie, DLS, elektrokinetická analýza, AFM, XPS, XRD, goniometrie, BET adsorpční desorpční izoterma, atd.). Vybrané vzorky budou testovány na antibakteriální schopnosti. Kombinace těchto metod charakterizace poskytnou komplexní výsledky o studovaných materiálech a změně povrchových vlastností.

Abstract:

Many studied materials in materials research and bio-applications (polymers, glass, silicates) show a whole range of interesting properties, yet their use is often limited for some applications due to unsuitable surface properties. Especially for bio-applications, the surface properties (chemistry, surface charge, surface morphology, surface size and porosity, etc.) of the studied materials are very important. Therefore, research in recent years has focused on the possibility of modifying surface properties to suit suitable pre-planned applications. The Ústecké materiálové centrum, the Department of Physics and the Department of Biology focus on both physical and chemical methods and surface treatment options for various substrates. In particular, various polymeric films, polymer powders, glass and some other solid materials are studied. A whole range of analytical methods is available at these workplaces for the characterization of samples before and after modifications. The aim of this work is to modify the surfaces and surface properties of different substrates so that they are suitable for bioapplications, ie: (i) they are suitable for cell adhesion and proliferation or (ii) they have antibacterial effects. Such results can find application in a wide range of applications, such as the packaging industry, medicine and especially tissue engineering. The studied materials will be mainly polymers and glasses. Both chemical and physical or physico-chemical methods will be chosen for surface modifications of the studied materials and it will be studied which of the used methods has the strongest influence on changes in surface properties, in chemical methods also the effects of concentrations, modification times, etc. The prepared samples were characterized by a wide range of physico-chemical methods (UV-Vis spectroscopy, electrokinetic analysis, AFM, XPS, SEM, goniometry, BET adsorption/desorption isotherms, etc.). Selected samples were tested for antibacterial abilities. The combination of these characterization methods provided comprehensive results on the studied materials and changes in surface properties.

Keywords

bioaplikace, polymer, elektrokinetická analýza, smáčivost, antimikrobiální test, cinnamaldehyde, cysteamine

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 12. 2021

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Zdeňka Kolská, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Aplikované nanotechnologie